Открытие катушки и трансформатора Теслы

На некоторое время я полностью отдался приятнейшему занятию: представлял себе механизмы и придумывал новые модели. Это было счастливое состояние ума, самое счастливое, испытанное мною когда-либо в жизни. Идеи приходили непрерывным потоком, и сложность заключалась лишь в том, чтобы суметь удержать их. Части представлявшихся мне механизмов были абсолютно реальны и осязаемы в каждой детали, до малейших царапин и следов износа. Я наслаждался видом непрерывно работающих двигателей, потому что каждый раз они представали перед моим мысленным взором всё более совершенными. Когда врожденная склонность переходит в страстную потребность, человек идет к своей цели семимильными шагами.

Менее чем за два месяца я разработал, в сущности, все типы двигателей и модификации систем, которые ныне называются моим именем. Быть может, провидение приостановило на время эту всепоглощающую умственную деятельность, ввергнув меня в нищенское существование. Я приехал в Будапешт, привлеченный преждевременно распространившимся слухом о создании телефонной компании, и по иронии судьбы мне пришлось поступить на работу чертежником в Центральную телеграфную службу правительства Венгрии с жалованьем, величину которого считаю вправе не раскрывать. К счастью, вскоре меня заметил главный инспектор и стал привлекать к расчетам, конструированию и составлению сметы в связи с установкой нового оборудования. Это продолжалось, пока не заработала Центральная телефонная станция, где на меня были возложены те же обязанности. Знания и практический опыт, приобретенные на этой работе, оказались в высшей степени полезны; эта служба предоставила мне достаточно возможностей для применения изобретательских способностей. Я улучшил работу нескольких аппаратов Центральной станции и усовершенствовал телефонный повторитель или усилитель, никем не запатентованный и нигде не описанный, пожалуй, эта работа и сегодня сделала бы мне честь. Моя квалификация была признана: руководитель предприятия г-н Пушкаш, завершив свои дела в Будапеште, предложил мне должность в Париже, на что я с радостью согласился.

Никогда не смогу забыть глубокое впечатление, которое произвел на меня этот волшебный город. В течение нескольких дней я бродил без устали по улицам, не переставая удивляться всему увиденному. Притягательных местечек было множество, а заработок, увы, уже истрачен в день, когда я его получил. Когда г-н Пушкаш поинтересовался моими делами на новом месте, я правдиво описал ситуацию следующими словами: «Последние двадцать девять дней месяца оказались самыми трудными!».

Вел я довольно активную жизнь в стиле, который сейчас назвали бы рузвельтианством. Каждое утро, невзирая на погоду, шел от бульвара Сен Марсель, где жил, в купальни на Сене, бросался в воду, проплывал двадцать семь кругов и потом целый час шел пешком до Иври, где располагался завод компании. Добравшись до места, съедал завтрак лесоруба и затем с нетерпением ждал перерыва на обед, разгрызая в то же время «твердые орешки» проблем директора завода г-на Чарльза Бачелора, близкого друга и помощника Эдисона. Здесь вскоре познакомился с несколькими американцами, которые были совершенно очарованы мной по причине моей опытности… в бильярде. Вот этим-то людям я и рассказал о своем изобретении, и один из них, г-н Д. Каннингхэм, начальник механического отдела, предложил создать акционерное общество. Предложение показалось мне в высшей степени комичным. Я абсолютно не представлял себе, что это значит, за исключением того, что это — американский стиль действий. Однако ничего не получилось, и в следующие несколько месяцев мне пришлось поездить по Франции и Германии, исправляя поломки на электростанциях. Возвратившись в Париж, я представил одному из управляющих компании, г-ну Ро, предложения по улучшению работы их динамо-машин, и мне предоставили возможность их внедрить. Успех мой был полным, и директора на радостях одарили меня привилегированным правом усовершенствовать автоматические регуляторы, в которых имелась большая потребность. Спустя некоторое время возникли неполадки в работе осветительного оборудования, установленного на новой железнодорожной станции в Страсбурге, в Эльзасе. По причине неисправной проводки из-за короткого замыкания во время церемонии открытия в присутствии старого императора Вильгельма I выгорел большой кусок стены. Германское правительство отказалось принять такое оборудование, и это грозило французской компании серьезными убытками. Поскольку я знал немецкий язык и имел опыт, на меня возложили трудную задачу уладить дело, и с этой миссией в начале 1883 года я отправился в Страсбург.

Некоторые происшествия в этом городе оставили неизгладимый след в моей памяти. По удивительному совпадению в то время там жили несколько человек, ставших впоследствии знаменитыми. По прошествии времени вспоминалось: «В том старом городе обитали бактерии величия. Иные заразились, я же избежал».

Практическая работа, переписка и переговоры с официальными лицами держали в напряжении день и ночь, но при первой же возможности я принимался за создание простого двигателя в мастерской напротив железнодорожной станции, используя материалы, которые специально для этого захватил из Парижа. Завершение опыта было, однако, отложено до следующего лета, когда я наконец-то с удовлетворением увидел вращение, производимое переменным током со смещенными фазами без скользящих контактов и коллектора, как это и представлялось мне годом раньше. Это было редкое удовольствие, не сравнимое, однако, с исступленной радостью, последовавшей за первым открытием.

Колебательный контур Теслы (катушка Теслы), представленный лордом Кельвином Британской ассоциации в августе 1897 года. Небольшой и компактный прибор, высотой всего 8 дюймов с питающим напряжением 110 вольт создавал во вторичной обмотке в виде 2 витков проволоки площадью 2 квадратных фута мощность 25 ватт. Этот прибор имеет первичную и вторичную обмотки Теслы, конденсатор и регулируемый прерыватель

Среди моих новых друзей оказался бывший мэр города, г-н Бозен, которого я отчасти познакомил с этим и другими своими изобретениями и чьей поддержкой стремился заручиться. Увлеченный моими проектами, он показал их нескольким состоятельным лицам, но, к моему разочарованию, не нашел у них понимания. Г-н Бозен хотел помочь мне всеми возможными средствами, и приближающаяся дата — 1 июля 1919 года — как раз напоминает мне, какая именно «помощь» получена от этого очаровательного человека — не финансовая, однако нисколько не менее ценная. В 1870 году, когда в стране хозяйничали немцы, бывший мэр спрятал в земле приличный запас St. Estephe урожая 1801 года и пришел к выводу, что не знает никого более достойного, чем я, с кем можно было разделить радость употребления этого драгоценного напитка. Можно сказать, это один из незабываемых случаев, упомянутых мною.

Мой друг настаивал, чтобы я как можно скорее возвратился в Париж и там искал поддержку. Этого хотелось и мне, но работа и переговоры из-за всякого рода неприятных помех задерживали мое возвращение, так что иногда положение казалось безнадежным.

Чтобы дать представление о немецкой «основательности», могу сослаться на довольно забавный случай. Нужно было установить в коридоре лампу накаливания в 16 свечей, и я, выбрав подходящее место, отдал распоряжение электромонтеру протянуть провод. Поработав некоторое время, он решил, что надо посоветоваться с инженером, что и сделал. Последний высказал некоторые возражения, но в итоге согласился установить лампу в двух дюймах от намеченного мной места, после чего работа возобновилась. Затем обеспокоился инженер и сообщил мне, что необходимо уведомить инспектора Авердека. Эта важная персона явилась, провела следствие и решила, что лампу следует передвинуть обратно на два дюйма: это и было как раз то место, которое я наметил. Однако прошло немного времени, и сам Авердек заколебался и известил меня о своей консультации с обер-инспектором Иеронимусом по этому вопросу: мне следовало подождать его решения. Прошло несколько дней, прежде чем обер-инспектор смог освободиться от своих неотложных обязанностей, в конце концов прибыл, состоялась двухчасовая дискуссия, после чего он решил перенести лампу еще на два дюйма дальше. Мои надежды на то, что это был последний акт, разбились вдребезги, когда обер-инспектор Иеронимус вернулся со словами: «Советник правительства Функе такой дотошный человек, что я не осмелюсь отдать приказ о размещении лампы без его полного одобрения». Наконец была достигнута договоренность с этим важным чиновником о визите. Рано утром мы начали чиститься и наводить глянец. Все выглядели свежими, я надел перчатки, и когда прибыл Функе со свитой, ему был оказан торжественный прием. После двухчасового размышления он вдруг воскликнул: «Мне надо уходить» — и, указывая пальцем на место в потолке, приказал мне установить лампу там. Это было точно то место, которое я выбрал первоначально.

Так проходили дни за днями, но меня переполняла решимость добиться успеха любой ценой, и в конце концов мои усилия были вознаграждены. К весне 1884 года, после урегулирования всех разногласий, установку официально приняли, и я вернулся в Париж, предвкушая приятные события. Один из управляющих пообещал мне щедрое вознаграждение в случае успеха, а также достойную оценку усовершенствований, произведенных мной в их динамо-машинах. Управляющих было трое, для удобства обозначу их А, В и С. Когда я заходил к А, он говорил мне, что должен сообщить В. Господин В считал, что принять решение может только С, а последний был совершенно уверен, что уполномочен действовать только А. После нескольких походов по этому замкнутому кругу мне стало ясно, что обещанное вознаграждение — воздушный замок. Полный провал моих попыток добыть деньги для опытов принес еще одно разочарование. И когда г-н Бачелор настоял на моем отъезде в Америку, где у меня появилась бы возможность заняться усовершенствованием машин Эдисона, я решил попытать счастья на этой земле. Но шанс едва не был упущен. Я расстался со своим скромным имуществом, оплатил стоимость переезда и оказался на железнодорожной станции в тот момент, когда поезд уже отходил. И тут мне стало ясно, что мои деньги и билеты уезжают. Встал вопрос, что делать. Геркулес располагал достаточным запасом времени для обдумывания, а я вынужден был решать, пока бежал рядом с поездом, и мысли бились в моем мозгу подобно разрядам конденсатора.

В последний момент решение, подкрепленное сноровкой, воплотилось в успех, и после прохождения обычных процедур, тривиальных и в той же степени неприятных, я сумел погрузиться на корабль, отплывавший в Нью-Йорк, имея при себе остатки имущества, несколько стихотворений и статей, написанных мной, пакет с вычислениями не берущегося интеграла и с моим летательным аппаратом.

Во время этого морского путешествия я большую часть времени сидел на корме, выжидая, не представится ли мне возможность спасти кого-нибудь от гибели в волнах, при этом совершенно не думая об опасности. Позже, впитав в себя некоторую долю американского практицизма, я всякий раз вздрагивал при этом воспоминании и изумлялся своему былому безрассудству.

Механический аналог колебательного контура Теслы (катушки Теслы)

Жаль, что я не могу достаточно ярко описать свои первые впечатления от этой страны. Я читал, как в арабских сказках джинны переносили людей в страну грез, чтобы там они испытали восхитительные приключения. В моем случае всё было наоборот. Джинны перенесли меня из страны грез в страну реальных вещей. То, что я покинул, было во всех отношениях прекрасным, артистичным и очаровательным. То, что я увидел здесь, было механическим, грубым и непривлекательным. Дородный полицейский поигрывал дубинкой, которая казалась мне оглоблей. Я вежливо приблизился к нему с просьбой указать мне дорогу. «Шесть кварталов вниз, потом налево», — резко бросил он, кинув на меня уничтожающий взгляд. «И это Америка? — спросил я себя в тягостном удивлении. — Она на столетие отстает от Европы по уровню цивилизации». Со времени моего прибытия сюда пролетело пять лет, и в 1889 году я пришел к убеждению, что Америка более чем на сто лет опережает Европу, и до сего дня ничего не произошло, что изменило бы мое мнение.

Знакомство с Эдисоном стало памятным событием в моей жизни. Этот человек поразил меня тем, сколь многого он достиг, не имея изначальной поддержки и научной подготовки. Я выучил дюжину языков, серьезно занимался литературой и искусством и лучшие свои годы провел в библиотеках, читая всё подряд, что попадало мне в руки — от «Принципов» Ньютона до романов Поля де Кока. И тут мне показалось, что большая часть жизни была потрачена зря. Но с течением времени ко мне пришло осознание, что это было лучшее, что я мог сделать тогда. За несколько недель я завоевал доверие Эдисона, и вот как это произошло.

На пассажирском пароходе «Орегон», самом быстроходном в то время, вышли из строя оба осветительных генератора, и выход судна в море отложили. Поскольку надпалубные сооружения строились после установки машин, не представлялось возможным извлечь их из трюма. Это была большая неприятность, которая очень раздосадовала Эдисона. Вечером, захватив необходимые приборы, я отправился на судно, где провел всю ночь. Динамо-машины находились в плохом состоянии: разрывы и короткое замыкание в нескольких местах. Но с помощью команды я успешно справился с задачей и привел всё в порядок. В пять часов утра, направляясь по Пятой авеню в мастерскую, я встретил Эдисона с Бачелором в компании возвращавшихся домой людей. «А вот и наш парижанин разгуливает по ночам», — сказал он. Когда же я сообщил ему, что возвращаюсь с «Орегона» и отремонтировал обе машины, он молча взглянул на меня и, не сказав ни слова, пошел прочь. Чуть отойдя, я услышал его реплику: «Бачелор, этот джентльмен — хороший человек». И с того момента мне предоставили полную свободу в проведении работ. Почти год мой рабочий день начинался в 10.30 утра и длился до 5 часов утра следующего дня. Эдисон сказал мне: «У меня было много трудолюбивых помощников, но вы превзошли всех».

Схема соединений в высокочастотном преобразователе. Вторичная обмотка, не привязанная к первичной, опущена

В этот период я спроектировал двадцать четыре вида разных типов машин с короткими сердечниками, стандартной конфигурации, которыми заменял старые машины. Управляющий пообещал мне пятьдесят тысяч долларов для доведения этой работы до конца, но сыграл со мной злую шутку. Испытав жестокое потрясение, я отказался от должности.

Сразу после этого несколько человек обратились ко мне с заманчивым предложением о создании компании по проектированию дуговых ламп под моим именем — и получили от меня согласие. Теперь, наконец, появилась возможность заняться двигателем, но когда я огласил эту тему своим новым компаньонам, они сказали: «Нет, мы хотим дуговую лампу. Нас не интересует этот ваш переменный ток». В 1886 году разработка моей системы дугового освещения была завершена и принята для промышленного и муниципального освещения. Я стал свободен, но не владел ничем, кроме как украшенным красивым тиснением сертификатом на акции гипотетической ценности. Затем последовал период борьбы в новых условиях, к которой я оказался не готов, но награда наконец-то пришла: в апреле 1887 года была создана Электрическая компания Теслы с лабораторией и необходимым оборудованием. Двигатели, которые там установили, были именно такими, какими они мне представали в воображении. Я не пытался улучшить их конструкцию, а строил, как они мне представлялись, но работали двигатели всегда так, как я того и ожидал.

В начале 1888 года была достигнута договоренность с компанией «Вестингауз электрик» о большом заказе на производство двигателей. Однако предстояло преодолеть большие трудности. Моя система строилась на использовании низкочастотных токов, а эксперты компании предпочли частоту 133 герц, рассчитывая на получение преимуществ при трансформации энергии. Они не хотели отступать от своих типовых моделей, и мне пришлось сосредоточить усилия на приспособлении двигателя к этим требованиям. Еще одной неизбежностью явилось создание двигателя, способного эффективно работать на этой частоте в двухпроводной системе, но осуществить это оказалось непросто.

Опыты с разрядами искры из шара радиусом 40 сантиметров в беспроводной установке Теслы, сооруженной в Колорадо-Спрингс в 1899 году

На исходе 1889 года, когда нужды в моих услугах в Питсбурге больше не было, я вернулся в Нью-Йорк и возобновил опыты в лаборатории на Гранд-стрит, где сразу же занялся конструированием высокочастотных машин. И столкнулся со многими трудностями, поскольку работа велась в неизученной области, и проблемы конструирования оказались необычными. Я отказался от индукционной катушки, опасаясь, что она, возможно, не будет производить идеальные синусоидальные колебания, столь важные для резонанса. Если бы не это обстоятельство, мне удалось бы сэкономить массу времени для более важного дела. Еще одним препятствием на пути создания высокочастотного генератора переменного тока оказалась нестабильность частоты, что грозило значительным ограничением его применения. Уже во время демонстрационных опытов в Американском обществе инженеров-электриков я заметил, что резонанс несколько раз исчезал, требовалась подрегулировка, но в то время я еще не предусмотрел (это произошло гораздо позже) способа управления генератором такого типа с постоянной частотой, допускающей отклонение на малую долю одного оборота между крайними нагрузками.

Из анализа многих других фактов явно напрашивалась мысль об изобретении более простого устройства, производящего электрические колебания. В 1856 году лорд Кельвин представил теорию разряда конденсатора, но это научное знание не нашло практического применения. Я же увидел такие возможности и взялся за разработку индукционного устройства, основанного на этом принципе. Мое продвижение вперед было таким быстрым, что дало мне возможность представить на лекции в 1891 году катушку, производящую искры в пять дюймов. Во время демонстрации я откровенно рассказал инженерам о несовершенстве преобразования напряжения с помощью нового метода вследствие потери энергии в интервалах между искрами. Дальнейшие исследования показали, что какой бы ни была среда — будь то воздух, водород, пары ртути, масло или поток электронов, эффект будет такой же. Эта закономерность подобна той, что управляет превращением механической энергии. Мы можем сбросить груз с некоторой высоты вертикально вниз или перемещать его на более низкий уровень любым другим путем, это совершенно не отразится на количестве затраченной работы. К счастью, эта проблема не фатальна, так как при правильном соотношении достигает резонансных цепей коэффициент полезного действия 85 процентов.

С тех пор как впервые было опубликовано мое изобретение, оно вошло в повсеместное употребление и произвело революцию во многих отраслях. Но у него впереди — великое будущее. Получив в 1900 году мощные разряды 100 футов и направив ток вокруг Земли, мне вспомнилась первая крошечная искра, наблюдаемая мною в лаборатории на Гранд-стрит: тогда меня охватило столь же трепетное чувство, что и при открытии вращающегося магнитного поля.